(57)【要約】【課題】  設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板の両面に露光するマスクパターンの位置合わせを極めて容易にかつ高精度に行なうこと。【解決手段】  被露光基板２を支持する被露光基板支持ステージ３の表面側および裏面側に上方投影機４および下方投影機５を設ける。被露光基板支持ステージ３近傍に位置合わせ光学部材２２，２２を配設し、上方投影機４および下方投影機５からマスク支持ステージ１２，１２に支持させた表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５を介して光を照射し、それぞれの位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの画像を位置合わせ光学部材２２，２２によってマーク検出器２１，２１へ導いて撮影させる。マーク検出器２１，２１からの検出信号に基づいて、制御部３１によってマスク支持ステージ１２，１２の駆動を制御させて表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを行なう。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光基板を支持する被露光基板支持ステージの両面側に、マスク支持ステージに支持されるフォトマスクを介して光を照射する投影機がそれぞれ設置され、これら投影機によって前記被露光基板の両面にマスクパターンを投影して転写する露光装置であって、
それぞれの投影機からの光を同一方向へ導く光学部材と、該光学部材によって導かれたそれぞれの投影機からの光を検出する検出器とを備え、該検出器からの検出信号に基づいて各投影機のフォトマスクの位置ズレが検出可能とされたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記検出器からの検出信号に基づいて、前記マスク支持ステージを制御して前記両面側のフォトマスクの相互の位置合わせを行なう制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光学部材は、前記投影機からの光を反射光と透過光に分離するハーフミラーからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被露光基板に、その両面からフォトマスクに形成されたマスクパターンを投影する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＣ等の半導体の製造に用いられる露光装置では、被感光剤が塗布された被露光基板にマスクパターンが形成されたフォトマスクを介して光を照射して露光することにより、被露光基板上にマスクパターンを転写する露光装置が用いられている。
【０００３】
この種の露光装置としては、被露光基板の両面からフォトマスクに形成されたマスクパターンを投影する両面露光方式の露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８２３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、両面露光方式の露光装置では、被露光基板の両面に投影するマスクパターンを高精度に位置合わせして露光する必要がある。このため、両面にマスクパターンを露光した被露光基板を現像し、両面顕微鏡によって被露光基板に形成されたパターンの誤差を測定し、その測定結果に基づいて、フォトマスクの位置を調整して位置合わせを行なっているが、この位置合わせ作業は、極めて煩雑であり、その作業に多大な労力および時間を要していた。また、このように位置合わせするために、露光設備の近傍に被露光基板を現像する化学処理設備を設置しなければならず、設備が大がかりとなり、設備費が嵩んでしまう。
【０００６】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板の両面に露光するマスクパターンの位置合わせを極めて容易にかつ高精度に行なうことが可能な露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る露光装置は、下記（１）〜（３）を特徴としている。
【０００８】
（１）被露光基板を支持する被露光基板支持ステージの両面側に、マスク支持ステージに支持されるフォトマスクを介して光を照射する投影機がそれぞれ設置され、これら投影機によって前記被露光基板の両面にマスクパターンを投影して転写する露光装置であって、それぞれの投影機からの光を同一方向へ導く光学部材と、該光学部材によって導かれたそれぞれの投影機からの光を検出する検出器とを備え、該検出器からの検出信号に基づいて各投影機のフォトマスクの位置ズレが検出可能とされたことを特徴としている。
【０００９】
（２）上記（１）に記載の露光装置において、前記検出器からの検出信号に基づいて、前記マスク支持ステージを制御して前記両面側のフォトマスクの相互の位置合わせを行なう制御部を備えたことを特徴としている。
【００１０】
（３）上記（１）または（２）に記載の露光装置において、前記光学部材が、前記投影機からの光を反射光と透過光に分離するハーフミラーからなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記（１）に記載の露光装置によれば、光学部材によって導かれたそれぞれの投影機からの光を検出器が検出するものであるので、この検出器からの検出信号に基づいて、例えば、各投影機からの画像を表示装置に表示し、この表示した画像に基づいてマスク支持ステージを駆動させてフォトマスクの位置合わせを行なうことができる。これにより、位置合わせのために被露光基板を現像する現像処理設備を不要とすることができ、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板の両面に露光するマスクパターンの位置合わせを極めて容易にかつ高精度に行なうことができる。
【００１２】
上記（２）に記載の露光装置によれば、検出器からの検出信号に基づいて制御部がマスク支持ステージを制御して前記両面側のフォトマスクの相互の位置合わせを自動的に行なうので、さらなる位置合わせの容易化を図ることができる。
【００１３】
上記（３）に記載の露光装置によれば、単に、ハーフミラーからなる光学部材を用いるので、コストアップを招くことなく高精度な位置合わせを容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る露光装置について説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る露光装置の第１実施形態の全体構成を示す概略図、そして図２は図１の露光装置におけるフォトマスクの位置合わせ部分の構成を示す拡大図である。
【００１７】
図１に示すように、露光装置１は、被露光基板の両面からマスクパターンを投影する両面露光方式の露光装置である。この露光装置１は、被露光基板２を支持する被露光基板支持ステージ３を備えており、この被露光基板支持ステージ３の上方および下方には、それぞれ上方投影機４および下方投影機５が設けられている。
【００１８】
これら上方投影機４および下方投影機５は、それぞれ被露光基板支持ステージ３側から順に、投光レンズ１１、マスク支持ステージ１２および光源１３を備えている。そして、上方投影機４のマスク支持ステージ１２は、表フォトマスク１４を支持し、下方投影機５のマスク支持ステージ１２は、裏フォトマスク１５を支持する。
【００１９】
各マスク支持ステージ１２は、表フォトマスク１４あるいは裏フォトマスク１５を、水平面内にて直交する２方向（ＸＹ方向）へ移動可能に、また、回転方向（θ方向）へ回転可能に支持する。マスク支持ステージ１２，１２に支持される表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５は、それぞれ両側部近傍に、位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、および位置合わせマーク１５ａ，１５ａが付されている。
【００２０】
そして、この露光装置１では、上方投影機４および下方投影機５の光源１３，１３からの光が、表フォトマスク１４あるいは裏フォトマスク１５を透過し、さらに、投光レンズ１１，１１を介し、被露光基板支持ステージ３に支持された被露光基板２の表裏に照射され、被感光剤が塗布された被露光基板２の両面にマスクパターンが転写される。
【００２１】
この露光装置１は、被露光基板支持ステージ３の両側部近傍に、ＣＣＤカメラからなるマーク検出器２１，２１を備えている。また、被露光基板支持ステージ３の両側部近傍には、表フォトマスク１４と裏フォトマスク１５との位置合わせ時に、被露光基板２に代えて、位置合わせ光学部材２２，２２が配設可能なようになっている。図２に示すように、この位置合わせ光学部材２２，２２は、板状のハーフミラー（ここでは、略透明な母材（例えばガラス）の上面に母材と比べて光の反射率の低い物質をコーティングしたものを指す。このコーティングする物質の反射率は５割に限定されるものではなく、本発明に適用可能であれば異なる値でもよい。）からなるもので、この位置合わせ光学部材２２，２２では、表裏から照射された光の一部が反射し、残りが透過する。
【００２２】
尚、位置合わせマーク１４ａ，１４ａと位置合わせマーク１５ａ，１５ａとがそれぞれ表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５上で全く同じ位置にあり且つ表フォトマスク１４と裏フォトマスク１５との位置合わせが実際にできている状態でも、位置合わせ光学部材２２，２２に裏フォトマスク１５側から入射する光は屈折するため、厳密には位置合わせマーク１４ａ，１４ａと位置合わせマーク１５ａ，１５ａとが位置ズレした状態とマーク検出器２１，２１に観測されてしまう可能性がある。それ故、このような不具合を除くため、位置合わせ光学部材２２，２２の厚さ、屈折率、被露光基板２の厚さ、等の条件を考慮し、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせが実際にできている状態で、各位置合わせマーク１４ａと各位置合わせマーク１５ａの位置が合っている状態とマーク検出器２１，２１によって観測されるように、位置合わせマーク１４ａ，１４ａおよび位置合わせマーク１５ａ，１５ａの位置関係を予め調整しておくことが好ましい。
【００２３】
それぞれの位置合わせ光学部材２２，２２は、保持部材（不図示）に保持されながら搬送装置（不図示）により進退位置決め可能なように構成されている。但し、このような構成に代え、例えば、被露光基板２と同寸法の板状で、少なくとも必要な部位がハーフミラーにより構成されたものを作業者が必要時に設置するようにしてもよい。
【００２４】
また、この露光装置１は、図３に示すように、制御部３１を備えており、この制御部３１には、マーク検出器２１，２１が接続されている。また、制御部３１には、上方投影機４および下方投影機５のそれぞれのマスク支持ステージ１２，１２が接続されており、制御部３１は、マーク検出器２１，２１からの検出信号に基づいて、マーク支持ステージ１２，１２へ制御信号を送信し、マーク支持ステージ１２，１２の駆動を制御する。
【００２５】
次に、上記構成の露光装置１において、上方投影機４および下方投影機５のそれぞれのマスク支持ステージ１２，１２に支持した表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５を位置合わせする場合について説明する。
【００２６】
まず、被露光基板２を支持する被露光基板支持ステージ３に、被露光基板２に代えて位置合わせ光学部材２２，２２を所定位置に支持させる。
【００２７】
この状態において、上方投影機４および下方投影機５による露光を行なう。このようにすると、上方投影機４および下方投影機５の光源１３，１３からの光が、表フォトマスク１４あるいは裏フォトマスク１５を透過し、さらに、投光レンズ１１，１１を介し、被露光基板支持ステージ３に向かって表裏から照射される。
【００２８】
そして、表フォトマスク１４の位置合わせマーク１４ａ，１４ａの画像の光および裏フォトマスク１５の位置合わせマーク１５ａ，１５ａの画像の光がそれぞれ位置合わせ光学部材２２，２２に照射される。
【００２９】
これにより、位置合わせ光学部材２２，２２にて反射した表フォトマスク１４の位置合わせマーク１４ａ，１４ａの画像の光および位置合わせ光学部材２２，２２を透過した裏フォトマスク１５の位置合わせマーク１５ａ，１５ａの画像の光がマーク検出器２１，２１に導かれる。
【００３０】
マーク検出器２１，２１は、位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの画像を電気信号に変換し、検出信号として制御部３１へ出力し、制御部３１は、このマーク検出器２１，２１からの検出信号に基づいて、これら位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの位置が一致するように、各マスク支持ステージ１２へ制御信号を出力し、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置を調整する。
【００３１】
具体的には、制御部３１に内蔵されている適宜の演算処理装置およびソフトウエアプログラムにより、２箇所それぞれについての位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの中心位置の演算およびそれぞれの位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの中心位置のズレを解消するために必要なマスク支持ステージ１２，１２の移動量の算出が行なわれる。そして、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、表フォトマスク１４の位置合わせマーク１４ａ，１４ａと裏フォトマスク１５の位置合わせマーク１５ａ，１５ａとが位置ズレしていた際に（図４（ａ）の状態）、制御部３１が、各マスク支持ステージ１２を制御して、表フォトマスク１４の位置合わせマーク１４ａ，１４ａそれぞれの中央に、裏フォトマスク１５の位置合わせマーク１５ａ，１５ａそれぞれを配置させる（図４（ｂ）の状態）。
【００３２】
尚、各位置合わせマーク１４ａ、１５ａ同士の具体的な位置合わせの仕方としては、上記のように、中心を一致させる場合に限らず、例えば、各位置合わせマーク１４ａ、１５ａの所定の一カ所の角部を一致させるようにしてもよい。また、位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの形状に関しても、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるものに限らず、マーク検出器２１，２１であるＣＣＤカメラの視野内に収まり且つ、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５のズレ量の特定が可能であれば他のパターンでもよい。また、位置合わせの仕方としては、例えば、マーク検出器２１，２１であるＣＣＤカメラの視野の中心位置等といった基準位置を定め、これらに位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの中心位置それぞれを合わせるようにする。但し、これに代え、両マスク支持ステージ１２，１２のうち一方のみを可動とし、固定側のマスク支持ステージ１２に対応する位置合わせマーク１４ａ，１４ａまたは１５ａ，１５ａを基準として、これらに可動側のマスク支持ステージ１２に対応する位置合わせマーク１５ａ，１５ａまたは１４ａ，１４ａを合わせるようにしてもよい。
【００３３】
上記のように表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを行なったら、位置合わせに用いた位置合わせ光学部材２２，２２を被露光基板支持ステージ３から取り外して被露光基板２を支持させ、上方投影機４および下方投影機５によって被露光基板２の両面に、マスクパターンを露光する。
【００３４】
ここで、上方投影機４および下方投影機５のそれぞれから照射されるマスクパターンの画像は、高精度に位置合わせされているので、被露光基板２には、その両面に高精度に位置合わせされたマスクパターンが転写される。
【００３５】
このように、上記実施形態の露光装置１によれば、位置合わせ光学部材２２，２２によって導かれた上方投影機４および下方投影機５からの光をマーク検出器２１，２１が検出し、これらマーク検出器２１，２１からの検出信号に基づいて、制御部３１がマスク支持ステージ１２，１２を制御して表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを自動的に行なうことができる。
【００３６】
これにより、位置決めのために被露光基板２を現像する現像処理設備を不要とすることができ、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板２の両面に露光するマスクパターンの位置決めを極めて容易にかつ高精度に行なうことができる。
【００３７】
しかも、単に、ハーフミラーからなる位置合わせ光学部材２２，２２を用いるので、コストアップを招くことなく高精度な位置合わせを容易に実現することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る露光装置の第２実施形態について説明する。尚、上述した露光装置の第１実施形態と同一構造部分には、同一符号を付して説明を簡略化あるいは省略する。
【００３９】
図５は本発明に係る露光装置の第２実施形態の全体構成を示す概略図、そして図６は図５の露光装置におけるフォトマスクの位置合わせ部分の構成を示す拡大図である。
【００４０】
図５に示すように、この露光装置１Ａでは、上方投影機４および下方投影機５の投光レンズ１１，１１から被露光基板２に照射される照射光が平行光とされて垂直に照射される。そして、この露光装置１Ａでは、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを行なう際に、側面視三角形状のプリズム型の位置合わせ光学部材４１，４１を用いる。
【００４１】
各位置合わせ光学部材４１は、図６に示すように、上方投影機４および下方投影機５それぞれから光が入射する２面に、略透明の、プリズム本体よりも反射率が低い、コーティング４１ａ，４１ａを備え、上方投影機４および下方投影機５からの照射光を、それぞれ側方へ導くもので、各位置合わせ光学部材４１の側方に、マーク検出器２１が配設されている。
【００４２】
上記の露光装置１Ａにて、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５を位置合わせする場合も、前述と同様に、まず、被露光基板２を支持する被露光基板支持ステージ３に、被露光基板２に代えて位置合わせ光学部材４１，４１を所定位置に支持させ、上方投影機４および下方投影機５による露光を行なう。
【００４３】
このようにすると、上方投影機４および下方投影機５の光源１３，１３からの光が、表フォトマスク１４あるいは裏フォトマスク１５を透過し、さらに、投光レンズ１１，１１を介して、被露光基板支持ステージ３に向かって平行光となって表裏から照射される。
【００４４】
そして、表フォトマスク１４の位置合わせマーク１４ａ，１４ａの画像の光および裏フォトマスク１５の位置合わせマーク１５ａ，１５ａの画像の光がそれぞれ位置合わせ光学部材４１，４１に照射されて側方のマーク検出器２１，２１へ向かって導かれる。
【００４５】
マーク検出器２１，２１は、位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの画像を電気信号に変換し、検出信号として制御部３１へ出力し、制御部３１は、これらマーク検出器２１，２１からの検出信号に基づいて、これら位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの位置が一致するように、各マスク支持ステージ１２へ制御信号を出力し、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置を調整する。これにより、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５が位置合わせされ、被露光基板２の両面に、高精度に位置合わせされたマスクパターンが転写される。
【００４６】
そして、この第２実施形態の露光装置１Ａの場合も、位置合わせ光学部材４１，４１によって導かれた上方投影機４および下方投影機５からの光をマーク検出器２１，２１が検出し、これらマーク検出器２１，２１からの検出信号に基づいて、制御部３１がマスク支持ステージ１２，１２を制御して表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを自動的に行なうことができる。
【００４７】
これにより、位置決めのために被露光基板２を現像する現像処理設備を不要とすることができ、設備費の嵩みを招くことなく、被露光基板２の両面に露光するマスクパターンの位置決めを極めて容易にかつ高精度に行なうことができる。
【００４８】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４９】
上記第１実施形態ならびに第２実施形態では、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの画像それぞれの中心位置同士の位置ズレを補正することにより表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを行なったが、表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５を介してレーザビームを照射し、これらレーザビームが一致する（即ち、重なる）ようにしてもよい。
【００５０】
また、上記第１実施形態ならびに第２実施形態では、制御部３１が、マーク検出器２１，２１からの検出結果に基づいてマスク支持ステージ１２，１２を制御して表フォトマスク１４および裏フォトマスク１５の位置合わせを行なうものであるが、例えば、マーク検出器２１，２１にて撮影した画像を表示装置に表示し、この表示に基づいて、位置合わせマーク１４ａ，１４ａ、１５ａ，１５ａの位置を一致させるように、作業者がマスク支持ステージ１２，１２を操作してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る露光装置の第１実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１の露光装置におけるフォトマスクの位置合わせ部分の構成を示す拡大図である。
【図３】露光装置の制御系を説明するためのブロック図である。
【図４】位置合わせの仕方を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る露光装置の第２実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図６】図５の露光装置におけるフォトマスクの位置合わせ部分の構成を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１Ａ  露光装置
２  被露光基板
３  被露光基板支持ステージ
４  上方投影機（投影機）
５  下方投影機（投影機）
１２  マスク支持ステージ
１４  表フォトマスク（フォトマスク）
１５  裏フォトマスク（フォトマスク）
２１  マーク検出器（検出器）
２２、４１  位置合わせ光学部材（光学部材）
３１  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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